az31b镁合金激光表面处理的组织和性能

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1、辽宁工业大学硕士学位论文AZ31B镁合金激光表面处理的组织和性能专业:材料学研究生:王旭指导教师:陈扬教授辽宁工业大学材料科学与工程学院二〇一五年三月MasterThesisMicrostructuresandPropertiesofMagnesiumAlloyAZ31BafterLaserSurfaceTreatmentSpeciality:MaterialogyCandidate:WANGXuSupervisor:ProfessorCHENYangLiaoningUniversityofTechnologyJinzhou,121001,C

2、hinaMarch2015摘要本文采用YLS-3000型激光器对AZ31B镁合金进行表面激光熔凝处理，并研究了激光功率和扫描速度对熔凝区的宏观尺寸、显微组织和硬度的影响。结果表明，AZ31B镁合金经激光熔凝处理后，熔凝区为月牙状，其宽度和深度随着激光功率的增加和激光扫描速度的降低而逐渐增大。金相分析表明，经激光熔凝处理后，熔凝区的显微组织为细密的树枝晶，枝晶间为颗粒状的-Mg17Al12。在熔凝区内部，由底部到表面显微组织逐渐变细，显微硬度也逐渐升高。随着激光扫描速度的增加和激光功率的降低，熔凝区的尺寸逐渐减小，显微组织变得更加细密，显微硬

3、度也随之增加。与熔凝处理前相比，由于组织的细化和颗粒状-Mg17Al12的形成，显微硬度明显提高。当激光功率为300W～1200W、扫描速度为0.001m/s～0.09m/s时，硬度增幅为24%～84%。极图分析表明，激光表面熔凝处理时，熔池内金属凝固时-Mg树枝晶的生长具有明显的择尤取向，形成明显的（0001）基面织构。采用预置法对AZ31B镁合金进行激光表面Al、Zn合金化处理，并研究激光功率和扫描速度对合金化区的显微组织和硬度的影响。金相分析和X射线衍射分析表明，合金化区内的显微组织与熔凝处理后相似，显微组织为细密的-Mg树枝晶，

4、由熔池底部到表面组织逐渐变细，但枝晶间的颗粒状β-Mg17Al12明显增加。显微硬度测定表明，经合金化处理后，表层硬化效果比熔凝处理更加明显。随着激光功率的降低或扫描速度的增加，合金化区逐渐减小，显微组织逐渐细化，显微硬度逐渐提高。当激光功率为600W～1000W、扫描速度为0.02m/s～0.07m/s时，显微硬度比合金化处理前提高了72.9%～122%。与激光熔凝表面处理相比，合金化处理后表层强化效果更好，其原因在于Al的熔入提高了枝晶间β-Mg17Al12的数量。极图分析表明，与激光表面熔凝处理相似，合金化处理时熔池内金属凝固时-Mg

5、树枝晶的生长也具有明显的择尤取向，同样形成明显的（0001）基面织构。关键词：镁合金；激光；熔凝处理；合金化；组织；性能IAbstractInthispaper,themeltingtreatmenttoAZ31BmagnesiumalloyiscurriedwithYLS-3000laseronthesurfaceofthesample,anditisinvestigatedthattheeffectoflaserpowerandlaserscanningspeedonthemacro-size,microstructureandhardn

6、essofthemeltedzone.TheresultshowsthattheshapeofmeltedzoneiscrescentaftermeltingtreatmentperformedonAZ31Bmagnesiumalloy.Thewidthanddepthofthemeltedzoneincreasegraduallywiththeincreaseofthelaserpowerandthedecreaseofthelaserscanningspeed.Themetallographicanalysisindicatesthata

7、fterlasermeltingtreatmentthemicrostructureofthemeltedzoneconsistsoffinedendriteandthegranular-Mg17Al12distributingbetweenthedendrites.Fromthebottomtothesurfaceofthemeltedzone,themicrostructurebecomesthinnergraduallyandthehardnessalsoincreasesgradually.Asthedecreaseofthelas

8、erpowerortheincreaseofthelaserscanningspeed,thesizeofthemeltedzonedecreasesgradual